壓鑄模具是一種用于高壓鑄造工藝的精密工具，通過將熔融金屬高速注入模具型腔形成復(fù)雜形狀的金屬部件。其核心結(jié)構(gòu)包括固定板、移動(dòng)板、腔體單元、注射系統(tǒng)和推桿等組件（如圖示模具的分型面、澆注系統(tǒng)和冷卻通道）。

壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的沖刷腐蝕和加熱作用，因此要求模具材料應(yīng)具有良好的抗熱疲勞性、紅硬性和抗高溫液態(tài)金屬的沖刷、腐蝕性能，而且應(yīng)具有較好的工藝性能。例如，在鋁合金壓鑄中，模具需具備良好的熱傳導(dǎo)性以快速散熱，同時(shí)需通過鎖緊力設(shè)計(jì)（如Buhler 3200 T壓鑄機(jī)的鎖模力計(jì)算）防止液態(tài)金屬飛濺。

不同金屬壓鑄的工況區(qū)別

不同金屬的壓鑄工況差異主要體現(xiàn)在澆注溫度、模具熱負(fù)荷及設(shè)備類型上：

低熔點(diǎn)金屬（如鋅合金）：

澆注溫度較低（約400°C以下），通常使用熱室壓鑄機(jī)，熔融金屬直接在機(jī)器內(nèi)加熱并注入模具。

模具熱負(fù)荷較小，但對(duì)表面光潔度和耐腐蝕性要求較高。

中高熔點(diǎn)金屬（如鋁合金、鎂合金）：

澆注溫度較高（鋁合金約650–700°C，鎂合金更高），需采用冷室壓鑄機(jī)，通過外部熔爐熔化金屬后注入。

模具需承受更高的熱應(yīng)力，需選擇耐熱疲勞性強(qiáng)的材料（如FT416ESR、8407、8418鋼），并優(yōu)化冷卻系統(tǒng)（如SLM技術(shù)設(shè)計(jì)等效冷卻通道）。

高熔點(diǎn)金屬（如銅合金）：

澆注溫度可達(dá)900°C以上，模具壽命顯著降低（僅為鋁合金模具的1/2–1/3）。

需采用高合金鋼（如FS443、FS8418），并通過復(fù)合變質(zhì)處理減少晶界碳化物偏析，提升高溫強(qiáng)度。

壓鑄模具鋼選材原則

模具鋼的選擇需綜合考慮金屬類型、服役條件及工藝優(yōu)化：

耐熱性與高溫強(qiáng)度：

高溫下需保持硬度和抗變形能力。例如，F(xiàn)T416ESR鋼因良好的熱穩(wěn)定性和抗熱疲勞性，廣泛用于鋁合金壓鑄。

銅合金壓鑄宜選用含低硅高鉬的高合金鋼（如FS443、FS8418）。

導(dǎo)熱性與熱疲勞抗力：

高導(dǎo)熱性可加速散熱，降低模具熱梯度。FT416ESR鋼的熱導(dǎo)率優(yōu)于傳統(tǒng)H13鋼，更適合高循環(huán)生產(chǎn)。

表面強(qiáng)化（如滲碳硬化）和防粘模處理可減少熱裂紋和沖蝕。

工藝適配性：

采用電渣熔鑄鋼減少雜質(zhì)，結(jié)合合理預(yù)處理和多次回火（如消除應(yīng)力回火）提升綜合性能。

模塊化輕量化設(shè)計(jì)（如減少模具底座尺寸）可降低能耗，但需平衡剛度與變形風(fēng)險(xiǎn)。

通過合理選材結(jié)合工藝優(yōu)化（如正交試驗(yàn)確定溫度參數(shù)），例如適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑和通水冷卻可顯著延長(zhǎng)模具壽命并提升經(jīng)濟(jì)效益。

總結(jié)

壓鑄模具材料，主要是根據(jù)壓鑄工件材料、壓鑄模的工作溫度和浸蝕程度進(jìn)行選擇。當(dāng)壓鑄鋅合金時(shí)，由于模具的工作溫度較低，一般采用預(yù)硬態(tài)（約300HB)的塑料成形用模具鋼3Cr2Mo。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，則采用H13（4Cr5MoSiV1）鋼,其使用硬度為45HRC左右。鋁鎂等輕合金壓鑄模具，一般采用H13電渣、FT416ESR、8407鋼，熱處理硬度為45~50HRC。銅合金壓鑄模具，由于工作溫度較高，則采用高合金熱作模具鋼3Cr2W8V、FS443、8418鋼等，熱處理硬度為45HRC左右。